第4节 基尔霍夫电流定律 (KCL)(修订中)

# 1. 什么是基尔霍夫现行定律?

基尔霍夫电流定律,通常缩写为 KCL,指出“进入和离开节点的所有电流的代数和必须为零。”

该定律用于描述电荷如何进入和离开导线上的导线连接点或节点。

有了这些信息,现在让我们看一下实践中的法律示例,为什么它很重要,以及它是如何得出的。

# 2. 并联电路回顾

让我们仔细看看最后一个并行示例电路:

并联电路示例

求解该电路中所有电压和电流值:

电压电流值

此时,我们知道了每个支路电流的值和电路中总电流的值。我们知道并联电路 (opens new window)中的总电流必须等于支路电流的总和,但这个电路中还有更多的事情要做。看看电路中每个导线连接点(节点)的电流,我们应该能够看到其他东西:

并联电路示例 2

# 3. 进出节点的电流

在正“轨”(导线 1-2-3-4)上的每个节点上,我们都有电流从主流分流到每个连续的分支电阻。在负“轨”(线 8-7-6-5)上的每个节点上,我们将电流合并在一起以形成来自每个连续分支电阻 (opens new window)的主流。如果您将水管回路类比为每个分支节点都充当“三通”配件,则这一事实应该是相当明显的水库或油底壳。

如果我们仔细观察一个特定的“三通”节点,例如节点 6,我们会发现进入该节点的电流与离开该节点的电流大小相等:

三通节点

从顶部和右侧,我们有两个电流进入标记为节点 6 的接线。在左侧,我们有一个离开节点的电流,其大小等于进入的两个电流之和。参考管道类比:只要管道中没有泄漏,进入配件的流量也必须离开配件。这适用于任何节点(“拟合”),无论有多少流进入或退出。在数学上,我们可以这样表达这种一般关系:

退出等于进入

# 4. 基尔霍夫现行定律

基尔霍夫先生决定用一种稍微不同的形式来表达它(尽管在数学上是等效的),称之为_基尔霍夫电流定律_(KCL):

基尔霍夫现行法律

用一句话概括,基尔霍夫现行定律是这样写的:

“进入和离开节点的所有电流的代数和必须为零”

也就是说,如果我们为每个电流分配一个数学符号(极性),表示它们是进入 (+) 还是退出 (-) 节点,我们可以将它们加在一起以保证总和为零。

以我们的示例节点(编号 6)为例,我们可以通过建立一个以该电流为未知值的 KCL 方程来确定从左侧流出的电流的大小:

所有电流的代数和

5 毫安值上的负号 (-) 告诉我们电流正在_流出_节点,与 2 毫安和 3 毫安电流相反,它们都必须为正(因此_进入_节点)。负或正表示电流进入或退出完全是任意的,只要它们是相反方向的相反符号并且我们在符号上保持一致,KCL 就可以工作。

总之,基尔霍夫的电压和电流定律是一对强大的工具,可用于分析电路。它们的用处将在后面的章节(“网络分析 (opens new window)”)中变得更加明显,但只要说这些定律值得电子专业的学生记住,就像欧姆定律 (opens new window)一样多。

# 5. 总结

  • 基尔霍夫电流定律 (KCL):“进入和离开节点的所有电流的代数和必须为零”

相关练习:

# 6. 总目录

Last Updated: 3/6/2022, 5:10:59 PM